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氨是目前世界上生產(chǎn)和應(yīng)用最廣泛的化學(xué)品之一，在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、能源和環(huán)境保護等領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。傳統(tǒng)Haber-Bosch工藝實現(xiàn)了氨的大規(guī)模生產(chǎn)，但該過程反應(yīng)條件極苛刻，導(dǎo)致能耗高和排放大量溫室氣體，與目前全球倡導(dǎo)的“碳中和”策略相悖。因此，開發(fā)綠色且可持續(xù)的氨合成技術(shù)勢在必行。研究發(fā)現(xiàn)，在水溶液中電催化含氮小分子或離子還原成氨是一種綠色可持續(xù)的固氮技術(shù)，特別是電催化氮氣還原（N₂RR），亞硝酸根還原（NO₂RR）和硝酸根還原（NO₃RR）合成氨技術(shù)是當(dāng)今備受關(guān)注的研究熱點。水溶液中的N₂RR、NO₂RR和NO₃RR技術(shù)，以清潔可再生的電能為驅(qū)動力，自然界充足的水為質(zhì)子源，在常溫常壓條件下將氮氣/亞硝酸根/硝酸根直接還原為氨，極大地降低能源消耗和溫室氣體排放。

卟啉和酞菁是典型的平面大環(huán)化合物，其中心金屬離子與氮配位，形成M-N₄活性中心。因卟啉和酞菁結(jié)構(gòu)可調(diào)控，在電催化領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。最近研究發(fā)現(xiàn)，卟啉和酞菁基催化劑可有效催化N₂RR、NO₂RR和NO₃RR合成氨。一方面，卟啉和酞菁催化劑中的M-N₄中心在結(jié)合和活化氮氣、亞硝酸根和硝酸根方面起著至關(guān)重要的作用。另一方面，卟啉和酞菁獨特的共軛大環(huán)結(jié)構(gòu)，有利于反應(yīng)過程中電子快速遷移。

基于電催化合成氨的重要性，以及卟啉和酞菁基催化劑在該領(lǐng)域的迅速發(fā)展。近日，陜西師范大學(xué)曹睿教授和成都大學(xué)謝麗思研究員發(fā)表了題為“A Minireview on Porphyrin and Phthalocyanine Based Catalysts for Electrocatalytic Synthesis of Ammonia”的綜述性文章。全面總結(jié)了卟啉和酞菁基催化劑通過N₂RR、NO₂RR和NO₃RR電催化合成氨的最新研究進展，主要涉及催化活性和反應(yīng)機理方面，重點討論了影響電催化合成氨反應(yīng)活性和催化產(chǎn)物的關(guān)鍵因素。最后，總結(jié)了卟啉和酞菁基催化劑在電催化合成氨領(lǐng)域的挑戰(zhàn)和發(fā)展前景，以期為設(shè)計高性能電催化合成氨催化劑提供思路，從而促進電催化合成氨的工業(yè)應(yīng)用發(fā)展。